DE3025265A1

DE3025265A1 - BRAKE MOTOR WITH AN ELECTROMAGNETICALLY VENTIBLE INNER JAW DRUM BRAKE

Info

Publication number: DE3025265A1
Application number: DE19803025265
Authority: DE
Inventors: Günter Ing.(grad.) 5828 Ennepetal Fröhlich
Original assignee: Holec GmbH
Current assignee: Holec GmbH
Priority date: 1980-07-03
Filing date: 1980-07-03
Publication date: 1982-01-28
Also published as: ATE9384T1; DE3025265C2; EP0043513A1; DE3166009D1; EP0043513B1

Abstract

1. A brake motor with an electromagnetically releasable drum brake with inner shoes, in which a ring magnet (1) with an annular excitation coil cooperates with brake elements (2, 3,) each of which has a magned armature (7, 8) carrying a brake lining and is secured on leaf springs (4) extending in the peripheral direction of the ring magnet (1) whilst forming a wedge-shaped air gap (10, 11) between the ring magnet (1) and the magnet armature (7, 8), and in which, when braking, the brake linings (5,,6) are pressed against the brake drum by the force of the leaf springs (4), characterized in that the path of the magnetic flux is formed in such a way that the flow density of the magnetic flux acting in the air gap (10, 11) between the magnet armature (7, 8) and the ring magned (7) is greater in the outer gap region of the wedge-shaped air gap (10, 11) with the larger gap width than in the inner gap region with the smaller gap width.

Description

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Bremsmotor mit einer elektromagnetisch lüftbaren Innenbacken-TrommelbremseBrake motor with an electromagnetically Lüft cash internal shoe drum brake

Die Erfindung betrifft einen Bremsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a brake motor according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Bremsmotor ist aus der DE-AS 1 463 878 bekannt. Der bekannte Bremsmotor besitzt in üblicher Weise eine in Lagern gelagerte Welle, die einen Läufer trägt, der mit einer Ständerwicklung zusammenarbeitet. Am einen Ende ragt die Welle mit einem Wellenstummel über das eine Lager hinaus,auf welchem eine Bremstrommel befestigt ist. Koaxial zur Welle ist ein Ringmagnet in der Bremstrommel angeordnet, wobei der Querschnitt des Ringmagneten U-profilförmig ausgebildet sein kann und zwischen den Schenkeln des U-Profils eine Magnetspule, die mit Gleichstrom beschickt wird, angeordnet ist. Anstelle des U-profilförmigen Ringmagneten können auch andere Formen Verwendung finden, beispielsweise ein doppel U-förmiger Ringmagnet. Der Ringmagnet wirkt mit Bremselementen zusammen, von denen jedes einen Magnetanker (Betätigungsanker) aufweist, der einen Bremsbelag trägt. Der Magnetanker ist seinerseits an Blattfedern befestigt, die in Umfangsrichtung des Ringmagneten sich erstrecken und unter Bildung eines keilförmigen Luftspaltes zwischen dem Ringmagneten und dem Magnetanker am Ringmagneten befestigt sind. Beim Bremsen werden die Bremsbeläge durch die Kraft der Blattfedern gegen die Bremstrommel gedrückt. Beim Speisen der Erregerspule werden die Bremsen gelüftet.Such a brake motor is known from DE-AS 1,463,878. The known brake motor has in the usual way a shaft mounted in bearings and carrying a rotor that works together with a stator winding. At one end, the shaft protrudes with a shaft stub over one bearing on which a brake drum is attached. A ring magnet is arranged coaxially to the shaft in the brake drum, the cross section of the ring magnet can be U-shaped and a magnetic coil, which is supplied with direct current, is arranged between the legs of the U-profile. Instead of the U-shaped ring magnet, other shapes can also be used, for example a double U-shaped ring magnet. The ring magnet interacts with braking elements, each of which has a magnet armature (actuation armature) that carries a brake lining. The magnet armature is in turn attached to leaf springs which extend in the circumferential direction of the ring magnet and are attached to the ring magnet with the formation of a wedge-shaped air gap between the ring magnet and the magnet armature. When braking, the brake pads are pressed against the brake drum by the force of the leaf springs. The brakes are released when the excitation coil is fed.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bremsmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem unter Beibehaltung der robusten und einfachen Ausbildung der Innenbackenbremse die Bremslüftleistung, welche beim Lüften der Bremsbeläge der Erregerspule des Ringmagneten zuzuführenThe object of the invention is to provide a brake motor of the type mentioned at the beginning Art to create in which, while maintaining the robust and simple design of the inner shoe brake, the brake release power, which when To release the brake linings of the excitation coil of the ring magnet

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ist, sich verringern läßt.is, can be reduced.

Diese Aufgabe wird bei der Erfindung durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebmen Merkmale gelost, wobei die Uiiteranspniche vorteilhafte Weiterbild injjen enthalten.This object is achieved with the invention by the characterizing part of the claim 1 specified features are solved, whereby the Uiiteranspniche advantageous Continuing education injjen included.

Durch die K rf in dung ist es möglich unter Beibehaltung der wesentlichen Bestandteile der bekannten robusten und einfachen Konstruktion ohne Änderung der Wicklung der Erregerspule oder Verwendung von stärkeren die Anzugskraft scheinbar erhöhenden Eisensegmenten oder der Anwendung eines anderen Kupfer-Eisen-Verhältnisses eine Verringung der Bremslüftleistung zu erzielen. Da der Bedarf an Bremslüftleistung geringer ist, läßt sich natürlich auch eine Bremsmomentsteigerung bei gleichbleibendem Bremsendurchmesser und Bremsengewicht erzielen. Darüber hinaus ergibt sich eine leichtere Beherrschung der Wärmeabfuhr der Erregerspule (Bremslüftspule). En vorteilhafter Weise läßt sich die Verlustleistung senken, ohne daß das Festkörper system geändert werden muß, wobei das Bremsmoment bei geringerer aufzuwendender Brems lüftleistung beibehalten werden kann und die Reaktionszeiten ebenfalls kurz gehalten werden können.Through the strength in training it is possible while maintaining the essentials Components of the well-known robust and simple construction without Change of the winding of the excitation coil or use of stronger iron segments that seem to increase the attraction force or the application of a different copper-iron ratio a reduction in To achieve brake release performance. Since the need for brake release power is lower is, of course, an increase in braking torque can also be achieved with the same brake diameter and brake weight. In addition, it is easier to control the heat dissipation of the excitation coil (brake release coil). In an advantageous manner, the Reduce power loss without the solid state system having to be changed, with the braking torque at lower braking power to be expended can be maintained and the reaction times can also be kept short.

Die bei der Erfindung erzielte Wirkung geht darauf zurück, daß eine Erhöhung der Anzugskraft der Bremslüftspule erzielt werden kann, wenn bei kon .'ant anzunehmendem Fluß,der wegen der erforderlichen Sättigung ohnehin vorhanden ist, die Flußverteilung im keilförmigen Luftspalt so vorhanden ist, daß die Flußdichte im äußeren Spaltbereich höher ist als im innen liegenden Spaltbereich. Bisher ist man im Gegensatz dazu davon ausgegangen, daß,wie es sich zwangsläufig auch bei der bekannten Innenbackentrommelbremse erwiesen hat, im innen liegenden Spaltberei di die Magnetflußdichte größer als im außen liegenden SiDaltbereich sein soll, um im Bereich des innen liegenden Spaltbereiches eine höhere mechanischeThe effect achieved in the invention is due to the fact that an increase the tightening force of the brake release coil can be achieved if the flux to be assumed con .'ant because of the required saturation is already present, the flux distribution in the wedge-shaped air gap is so present that the flux density in the outer gap area is higher than in the internal gap area. In contrast to this, it has hitherto been assumed that, as is inevitably also the case with the known inner jaw drum brake has proven, in the inner gap di the magnetic flux density should be greater than in the outer SiDaltbereich in the area of the internal gap area a higher mechanical

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zugskraft nuf (ion BeU'ligungsanker auszuüben als im außen liegenden Spaltbcreich, in welchem die Anzugskraft über einen längeren Hebelarm /,nr Einwirkung kommt.exert pullout rating nuf (ion BeU'ligungsanker as /, no action occurs in the outer Spaltbcreich in which the attracting force over a longer lever arm.

At.'iinr.rl der beiliegenden -Figuren, in denen Ausführungsboispiele dargestellt sind, üoU die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen:At.'iinr.rl of the enclosed figures, in which exemplary embodiments are shown are, üoU the invention will be explained in more detail. Show it:

Fig. 1 im Schnitt ein Br emseletr ent enparir, das auf einem Ringmagneten onjeordoet ist;Fig. 1 in section a Br emseletr ent enparir on a ring magnet is onjeordoet;

Fig. 2 in vereinfachter und schematischer Darstellung die magnetische KJußdiehteverteilung im keilförmigen Spalt zwischen dem Betäügungsrmker und dem Ringmagneten;Fig. 2 in a simplified and schematic representation of the magnetic KJußdiehte distribution in the wedge-shaped gap between the stirrup and the ring magnet;

Fig. 3 in perspektivischer Ansicht ein Ausführungsbeispiel für einen Magnetanker; 3 shows a perspective view of an exemplary embodiment for a magnet armature;

Fig. 4 einen Schnitt durch den in der Fig. 3 dargestellten Magnetanker;FIG. 4 shows a section through the magnet armature shown in FIG. 3; FIG.

Fig. 5 eine Ansicht des in den Fig. 3 und 4 dargestellten Magnetankers von unten;5 is a view of the magnet armature shown in FIGS. 3 and 4 from FIG below;

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Magnetanker; Fig. 7 eine Draufsicht auf den in der Fig. 6 dargestellten Magnetanker und Fig. 8 in perspektivischer Ansicht einen Teil eines Ringmagneten.6 shows a further exemplary embodiment for a magnet armature; FIG. 7 shows a plan view of the magnet armature shown in FIG. 6 and FIG. 8 shows a perspective view of part of a ring magnet.

Beim in der Fig. 1 dargestelllen Ausführungsbeispiel befinden sich auf einem Ringmagneten 1 Bremselemente 2 und 3, die auf einer gemeinsamen Blattfeder 4 befestigt .sind. Die Bremselemente 2 und 3 bestellen aus den Bremsbe-When in Fig. 1 dargestelllen embodiment are located on one Ring magnets 1 braking elements 2 and 3, which are on a common leaf spring 4 are attached. Order brake elements 2 and 3 from the brake instructions

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lägen 5 tiiid G sowie den Magnot- bzw. Betätigungsankern 7 und 8. Die Magnetanker 7 und 8 sind an den freien Enden der Blattfeder 4 befestigt. Die Blattfeder ihrerseits ist mittels einer Schraube 9 oder eines anderen geeigneten ßefestigungsmittels am Ringmagneten 1 befestigt.would be 5 tiiid G and the Magnot or actuating anchors 7 and 8. The Magnetic armatures 7 and 8 are attached to the free ends of the leaf spring 4. The leaf spring in turn is by means of a screw 9 or another suitable fastening means attached to the ring magnet 1.

Zwischen den Magnefankorn 7 und 8 --nd dem Ringmagneten 1 entstehen insbesondere beim Anliegen der Bremsbeläge an der nicht näher dargestellten Bremstrum.i iel keilförmige Luflspalte 10 und 11. Beim Speisen der beispielsweise in einer umlaufenden Nut des U-profilförmigen Ringmagneten 1 liegenden Erregerspule ergibt sich im keilförmigen Luftspalt aufgrund der Ausbildung des Magnetankers 7 bzw. 8 eine Flußdichteverteilung, Avie sie schematisch in der Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Fig. sind der Einfachheit halber der Ringmagnet l,der Magnetanker 7 bzw. 8 und die Blattfeder 4 geradlinig ausgebildet, wobei mit P₁ ein fiktiver Drehpunkt des Magnetankers beim Betätigen der Bremse angenommen ist. Wie die Fig. 2 zeigt, ist die Flußdichte des im Luftspalt wirkenden magnetischen Flusses im äußeren Spaltbereich des keilförmigen Spaltes 10 bzw. 11 aufgrund der Ausbildung des Magnelankers bzw. Betätigungsankers 7 bzw. 8 höher als im innen liegenden Spallbereich. Aufgrund dessen läßt sich bei einem bei Sättigung als konstant anzunehmenden Fluß ein höheres auf dem Betätigungsanker 7 bzw. 8 einwirkendes Drehmoment erzielen als bei der bekannten Ausführungsform, bei der die Flußdichtev£rhältnisse umgekehrt sind, nämlich die höhere Flußdichte herrscht im innen liegenden Spaltbereich während im außen liegenden Spaltbereich eine geringere Flußdichte vorhanden ist.Between the magnet grains 7 and 8 and the ring magnet 1, wedge-shaped air gaps 10 and 11 arise, especially when the brake linings are in contact with the brake section (not shown in detail) In the wedge-shaped air gap, due to the design of the armature 7 or 8, there is a flux density distribution, as shown schematically in FIG. In this figure, for the sake of simplicity, the ring magnet 1, the armature 7 or 8 and the leaf spring 4 are designed in a straight line, where P ₁ is assumed to be a fictitious pivot point of the armature when the brake is actuated. As FIG. 2 shows, the flux density of the magnetic flux acting in the air gap is higher in the outer gap area of the wedge-shaped gap 10 or 11 than in the inner gap area due to the design of the magnetic armature or actuating armature 7 or 8. Because of this, a higher torque acting on the actuating armature 7 or 8 can be achieved with a flux that is assumed to be constant at saturation than in the known embodiment in which the flux density ratios are reversed, namely the higher flux density prevails in the inner gap area during outer gap area there is a lower flux density.

Die in der Fig. 2 dargestellten Flußdichieverhältnisse lassen sich durch entsprechende Wahl des Materials für die Magnetanker 7 und 8 und dessen spezielle Anordnung entlang des keilförmigen Bereiches erzielen. Jedoch ist es auch möglich, wie in den Fig. 3 bis 7 dargestellt ist, durch entsprechende geometrische Ausgestaltung des Magnetankers bzw. Betäligungs-The flux dyke conditions shown in FIG. 2 can be passed through Achieve appropriate choice of material for the armature 7 and 8 and its special arrangement along the wedge-shaped area. However it is also possible, as shown in FIGS. 3 to 7, by corresponding geometric design of the armature or actuation

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ankers 7, 8 die gewünschte Flußdichleverteilung im keilförmigen T.ufi: p;üt 10 bzw. 11 zu erzielen, ohne daß hierzu konstruktive Änderungen an der in der Fig. 1 dargestellten Trommelbremse notwendig sind.ankers 7, 8 the desired Flußdichle distribution in the wedge-shaped T.ufi: p; üt 10 or 11 without having to make structural changes to the in the drum brake shown in Fig. 1 are necessary.

Boi dem m den Fig. 3 bis 5 dax gestellten Ausführuugsbeispicl HiPi sich durch Wegnahme an magnetisch wirksamen Material am Magnetanker 7 bzw. 8 in den Bereichen 12 und 13, welche sich entlang des innen liegenden keilförmigen Luftspaltbereiches erstrecken, die gewünschte Flußdichicverleilung erzielen. Auf diese Weise gewinnt man im äußeren Bereich des keilförmigen Luftspaltes 10 bzw. 11 eine magnetisch wirksame Ankerkörpermasse, die größer bemessen ist, als im inneren Spaltbereich des keilförmigen Luftspaltes 10 bzw. 11. Die dabei entstandenen Ausnehmungen 12 und 13 können durch magnetisch nicht wirksames Material ausgefüllt werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen den beiden Ausnehmungen, die sich in Umfangsrichtung des Ringmagneten erstrecken, ein mittlerer Steg 14 belassen. Die Breite dieses mittleren Steges entspricht etwa der Gesamtbreite der beiden Ausnehmungen 12 und 13. Die Ausnehmungen erstrecken sich dabei etwa über die Hälfte der Ausdehnung des Magnetankers in Umfangsrichtung des Ringmagneten. Am einen Ende des Magnetankers beträgt die Höhe jeder Ausnehmung etwa 1/3 bis 1/6 der Höhe des Magnetankermaterials. Die Ausnehmung kann einen Radius r aufweisen, der dem Radius r des Ringmagneten bzw. demtnnenkrümmungsradius des Magnetankers 7, 8 entspricht, die Ausnehmungen 12 und 13 können z.B. herausgedreht, herausgefräßt oder warm eingepreßt sein. Für die Magnetanker 7, 8 eignen sich Eisensegmente.Boi the embodiment shown in FIGS. 3 to 5 dax by HiPi Removal of magnetically effective material on magnet armature 7 or 8 in the areas 12 and 13, which extend along the inner wedge-shaped Extend air gap area, achieve the desired Flußdichicverleilung. In this way, a magnetically effective anchor body mass is obtained in the outer region of the wedge-shaped air gap 10 or 11, which is dimensioned larger than in the inner gap area of the wedge-shaped air gap 10 and 11, respectively. The recesses 12 and 13 created in the process can be filled with magnetically inactive material. When shown Embodiment is between the two recesses that extend in the circumferential direction of the ring magnet, leave a central web 14. The width of this middle web corresponds approximately to the total width of the two Recesses 12 and 13. The recesses extend over about half the extent of the armature in the circumferential direction of the Ring magnets. At one end of the armature, the height of each recess is approximately 1/3 to 1/6 of the height of the armature material. The recess can have a radius r that corresponds to the radius r of the ring magnet or The radius of curvature of the armature 7, 8 corresponds to the recesses 12 and 13 can e.g. be turned out, milled out or pressed in hot be. Iron segments are suitable for the magnet armatures 7, 8.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und 7 ist das Eisensegment des Magnetankers 7, 8 im innen liegenden Luftspaltbereich etwa trapezförmig-ausgebildet. Dies erfolgt durch seitliche Entnahme von Magnetankermaterial 15, 16. Es eignet sich auch eine Dreiecksform oder eine andere sich verjüngende Form. Die Entnahme des Magnetanker materials kann hier, beispielsweise durch Absägen vorgenommen werden, wobei sich hier eine einfache Um-In the embodiment of FIGS. 6 and 7, the iron segment is the armature 7, 8 are approximately trapezoidal in the inner air gap area. This is done by removing magnet armature material 15, 16 from the side. A triangular shape or another tapering one is also suitable Shape. The removal of the armature material can be done here, for example be made by sawing, whereby here a simple change

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riistung von fertigon Magnetankern ergibt.production of manufactured magnet armatures results.

Beim in der Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ringmagnet 1 mit entsprechenden Ausnehmungen 17, 18, 19, fcO verseilen, die im innen liegenden Bereich des keilförmigen Luftspalt es 10, 11 liegen. Wie aus der Fig. zu ersehen ist, befinden sich die Ausnehmungen 17, 18,19, 20 in der Nähe der Befestigungsstellen 21, 22, an denen die Blattfeder 4 für die Bremselemente befestigt ist. Die in Form von Kerben ausgebildeten Ausnehmungen 17 bis 20 können beispielsweise beim Gießen des Ringmagneten 1 hergestellt werden. Diese Einkerbungen können auch in konkaver Form, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 bis 5 ausgebildet sein. Die Ausnehmungen 17 bis 20 am Ringmagneten 1 können allein oder zusammen mit den entsprechend ausgebildeten Ringmagneten, beispielsweise den Ringmagneten der Fig. 3 bis 7 zur Anwendung kommen. In der Fig. 8 ist auch das U-förmige Profil des Ringmagneten zu erkennen, wobei in der umlaufenden Nut eine Wicklung 23 der Erregerspule bzw. Bremsluftspule angeordnet ist.In the embodiment shown in FIG. 8, the ring magnet is 1 strand with corresponding recesses 17, 18, 19, fcO, the inside lying area of the wedge-shaped air gap it 10, 11 lie. As from the Fig. Can be seen, the recesses 17, 18, 19, 20 are located in the Proximity of the fastening points 21, 22 at which the leaf spring 4 is fastened for the braking elements. The recesses designed in the form of notches 17 to 20 can be produced, for example, when the ring magnet 1 is cast. These notches can also be concave, be designed similarly to the embodiment of FIGS. The recesses 17 to 20 on the ring magnet 1 can be used alone or together with the appropriately designed ring magnets, for example the ring magnets 3 to 7 are used. In FIG. 8, the U-shaped profile of the ring magnet can also be seen, with the circumferential Groove a winding 23 of the excitation coil or brake air coil is arranged.

Bei der Erfindung läßt sich eine Verringerung der Verlustleistung der Bremsluft spule um etwa 40 % unter Beibehaltung der Bremseneigenschaften erzielen. Es läßt sich damit eine erhöhte Schaltzahlausnutzung des ansitzenden Motors erzielen. Wenn man die Spulenleistung beibehalten will, ergibt sich eine Erhöhung des erzeugten Bremsmomentes. Bei gleichgehaltetem Bremsmoment läßt sich die Bremse verkleinern. Die Abbremswärme entsteht im wesentlichen in der nicht näher dargestellten Bremstrommel, so daß von der Bremsluftspule diese Wärme nicht übernommen werden muß.In the invention, a reduction in the power loss of Brake air coil by around 40% while maintaining the brake properties achieve. It can thus achieve an increased utilization of the number of cycles of the attached motor. If you keep the coil power wants, there is an increase in the braking torque generated. If the braking torque is kept the same, the brake can be reduced in size. The deceleration heat arises essentially in the brake drum, not shown, so that this heat is not taken over by the brake air coil must become.

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BAD ORIGJNAl.BAD ORIGJNAl.

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Claims

LIEDL, NÖTH, ZEITLER Q n 9 r <* R c Patent Attorneys JU ^ O ^ O 8000 Munich 22 ■ Steinsdorfstrasse 21-22 · Telephone 089/22 94 41 HOLEC GmbH 4750 Unna, Max-Planck-Strasse 5 Brake motor with an electromagnetically ventilated Inner shoe drum brake Patent claims:

1. J brake motor with an electromagnetically released inner-shoe drum brake, in which a ring magnet with an annular excitation coil interacts with braking elements, each of which has one Has brake lining carrying magnet armature and in the circumferential direction of the ring magnet extending leaf springs to form a wedge-shaped air gap is fixed between the ring magnet and the armature, and when braking by the force of the leaf springs, the brake linings are pressed against the brake drum, characterized in that the flux density of the im Air gap (10, 11) between the magnet armature (7, 8) and the ring magnet (1) The magnetic flux acting in the outer gap area of the wedge-shaped air gap (10, 11) is larger with the larger gap width is than in the inner gap area with the smaller gap width.

2. Brake motor according to claim 1, characterized in that that the armature (7, 8) and / or the ring magnet (1) in the outer

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Gap area of the wedge-shaped air gap (10, 11) has a higher permeability than in the internal gap area.

3; Brake motor according to claim 1 or 2, characterized in that the mass or dimensions of the magnetically active armature body (7, 8) or ring magnet body (1) are greater in the outer gap area than in the inner gap area of the wedge-shaped air gap (10, 11).

4. Brake motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the magnetically effective armature body (7, 8) has a trapezoidal or triangular shape (Fig. 6, 7).

5. Brake motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the thickness of the anchor body (7, 8) over the entire width or part of the width of the anchor in the interior Gap area of the wedge-shaped air gap (10, 11) dimensioned smaller is than in the outer gap area (Fig. 3 to 5).

6. Brake motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the ring magnet body (1) has notches or recesses in the inner gap area of the wedge-shaped air gap (10, 11) (17 to 20).

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